CN1144353C - 不同功率汽－柴发电机组并联运行综合控制方法 - Google Patents

Abstract

一种不同功率汽-柴发电机组并联运行的综合控制方法，它包括“双馈控制”，其特征在于：在“双馈控制”前先进行一种“前馈控制”，“前馈控制”就是先利用汽轮发电机组的汽门位置、柴油发电机组的油门位置作为前馈信号，将汽门位置或油门位置控制到设定状态，使并联机组快速达到要求。它有效地克服或避免不同功率汽-柴发电机组并联运行产生的调节控制过程过长、振荡及跳闸现象，它具有动态响应快、控制系统的超调量小、机组并联运行性能好等优点。

Description

不同功率汽—柴发电机组并联运行综合控制方法

本发明为一种控制方法，它涉及到一种发电机组并联运行的控制方法，特别涉及到一种不同功率汽—柴发电机组并联运行的综合控制方法。

在现有技术中，发电机组并联运行自动控制的方法有多种，根据大连海运学院黄伦坤等编的高等学校教材《船舶电站及其自动装置》(人民出版社第二版)第324页至334页中介绍，按其工作原理可分为：虚有差法、主调发电机法、主—从控制法、积差调整法。所谓“虚有差法”就是对并联运行的机组，通过频率、功率信号的测量，首先把频率与额定值50Hz比较，利用频差Δf去控制使发电机组保持频率为额定值，然后再根据各机组负荷情况求得与平均功率P的差值ΔP，利用功差ΔP去按比例调节分配功率，最终达到有功功率按比例分配，频率为额定值，因它是利用频率、功率二种信号来实现控制，因此，有些书刊资料也称此为“双馈控制”。上述几种方法，应用再柴—柴发电机组或汽—汽发电机组同类型机的并联运行中，能取得良好效果。随着造船技术的不断发展，在船舶电站中，目前不仅需将同功率汽—柴发电机组还需将不同功率的汽—柴发电机组进行并联运行，在这种情况下，仍用“双馈控制”或上述其他几种控制法，实际运行中存在下列问题：

(1)  无法解决由于汽轮发电机组与柴油发电机组之间存在的惯性及静态特性方面的差异而引起的调节控制过程过长及控制产生振荡等问题。

(2)  对船舶电站中电力负荷的大范围频繁变化，调节效果差，常常出现跳闸现象。

本发明的目的就在于：克服现有技术的缺点，提供一种快速简单实用的综合控制方法，就可实现不同功率汽一柴发电机组的长期稳定并联运行。

本发明的目的是这样实现的：一种不同功率汽一柴发电机组并联运行综合控制方法，包括“双馈控制”，其特征在于：在“双馈控制”前先进行一种“前馈控制”；“前馈控制”就是利用汽轮发电机组汽门位置、柴油发电机组的油门位置作为前馈信号，将汽门位置或油门位置控制到设定状态，然后进入“双馈控制”，最终使并联机组快速达到控制要求。

上述综合控制方法包括下述步骤：

(1)各机组有功功率(Pi)、频率(fi)、汽门位置或油门位置(hi)测量。

(2)计算平均有功功率( Pi)。

(3)以50Hz为额定频率，根据各机组平均有功功率( Pi)及汽门位置或油门位置[Hi( Pi)]曲线函数表，求出理论汽门位置或油门位置与实测汽门位置或油门位置(hi)的绝对误差(|Δhi|)。

(4)控制调节使(|Δhi|)≤“前馈控制”的误差设定值(K_li)，实现有功功率及频率的初步控制要求。

(5)以50Hz为额定频率，根据各机组的实际有功功率、频率求频差和有功功率差的综合绝对误差(|ΔfPi|)。

(6)控制调节使(|ΔfPi|)≤“双馈控制”的误差设定值(U_i)，最终使并联机组达到控制要求。

(7)当上述平衡破坏时，再自动重复上述过程，使机组重新达到新的平衡状态。

由于本发明由“双馈控制”法+“前馈控制”法构成，“前馈控制”法属一种粗调方法，“双馈控制”法属一种精调方法。“前馈控制”法是通过对油门位置或汽门位置的控制，使其误差值小于或等于设定值K_li。因此，它可有效地克服或避免由于不同功率汽—柴发电机组之间存在的惯性及静态特性方面的差异而引起的调节控制过程过长及过程产生振荡问题和船舶电站中负荷大范围频繁变化时所引起的跳闸现象，下表为综合控制方法与“双馈控制”方法试验效果对照表。

控制方法	机组规格	频率误差	功率误差	调节稳定时间	有无振荡	有无跳闸
							双馈控制	1120KW汽轮发电机组	≤±0.4Hz	≤±8％P	≥20秒	有	有
560KW柴油发电机组
	综合控制	1120KW汽轮发电机组	≤±025Hz	≤±5％P	≤10秒	无		无
560KW柴油发电机组

从上表中不难看出，综合控制方法明显比现有的双馈控制法取得更好的效果，因此它是一种快速简单实用的不同功率汽—柴发电机组长期稳定并联运行的控制方法。它具有下列优点：(1)动态响应快；(2)控制系统的超调量小；(3)提高了发电机组并联运行的性能指标。

下面结合实例和附图，进一步阐述本发明的具体实施。

附图为本发明的一种控制流程示意框图。

现以不同功率的一号1120KW汽轮发电机组和二号560KW柴油发电机组为例，说明本发明的具体实施。请参见附图，设P₁、f₁、h₁、P₂、f₂、h₂分别为二台机组的有功功率、频率、汽门位置和油门位置。从图中不难看出，开机后，控制过程包括下列步骤：

(1)测量二台发电机的有动功率P₁、P₁，频率f₁、f₂，油门位置和汽门位置h1、h₂；

(2)计算得平均有功功率P₁、P₂；

(3)50Hz为频率控制的额定值，根据各机组平均有功功率( P₁、 P₂)及汽门位置[H₁( P₁)]或油门位置[H₂( P₂)]曲线函数表，求得理论上一号机组在平均有功功率 P₁及二号机组在有功功率P₂处的汽门位置和油门位置[H₁(P₁)]和[H₁(P₂)]，与实测的汽门位置和油门位置h₁、h₂比较，求出绝对误差|Δh₁|和|Δh₂|。

(4)比较|Δh₁|、|Δh₂|与K₁₁、K₁₂，当|Δh₁|＞K₁₁、|Δh₂|＞K₁₂时，通过可变脉冲控制信号去控制汽门位置或油门位置，使|Δh₁|≤K₁₁、|Δh₂|≤K₁₂。其中K₁₁、K₁₂为“前馈控制”误差设定值。上述过程完成后，进入“双馈控制”。

(5)以50Hz为频率额定值，根据各机组的实际有功功率和频率，与理论的平均有功功率及50Hz频率进行比较，求出综合的频率和有功功率的绝对误差|ΔfP1|和|ΔfP2|。

(6)比较|ΔfP₁|ΔfP₂|与U₁、U₂，当|ΔfP₁|＞U₁、|ΔfP₂|＞U₂时，通过可变脉冲控制信号去控制汽门位置或油门位置，使|ΔfP₁|≤U₁、|ΔfP₂|≤U₂。其中U₁、U₂为二机组“双馈控制”误差设定值，至此，整个综合控制一个周期的过程结束。

(7)当上述平衡破坏时，自动返回开始状态，进行下一周期的控制调节，如此循环往复，使系统不断从一种平衡状态到另一种新的平衡状态。

根据上述，对于本专业人员来说，两台以上不同功率汽—柴发电机组的综合控制法，也是不难实施的，在此，不再举例说明。

Claims (2)

1.一种不同功率汽—柴发电机组并联运行的综合控制方法，包括“双馈控制”，其特征在于：在“双馈控制”前先进行一种“前馈控制”；“前馈控制”就是先利用汽轮发电机组汽门位置、柴油发电机组的油门位置作为前馈信号，将汽门位置或油门位置控制到设定状态，然后进入“双馈控制”，最终使并联机组快速达到控制要求。

2.如权利要求1所述的不同功率汽—柴发电机组并联运行的综合控制方法，其特征在于：控制步骤包括：

(1)各机组有功功率(Pi)、频率(fi)、汽门位置或油门位置(hi)测量。

(2)计算平均有功功率( Pi)。

(3)以50Hz为额定频率，根据各机组平均有功功率( Pi)及汽门位置或油门位置曲线函数[Hi( Pi)]，求出理论汽门位置或油门位置与实测汽门位置或油门位置(hi)的绝对误差(|Δhi|)。

(4)控制调节使绝对误差(|Δhi|)≤“前馈控制”的误差设定值(K_li)，实现有功功率及频率的初步控制要求。

(5)以50Hz为额定频率，根据各机组的实际有功功率、频率求频差和有功功率差的综合绝对误差(|ΔfPi|)。

(6)控制调节使综合绝对误差(|ΔfPi|)≤“双馈控制”的误差设定值(Ui)，最终使并联机组达到控制要求。

(7)当上述平衡破坏时，再自动重复上述过程，使机组重新达到新的平衡状态。